То же самое верно и в естественном мире, где в соответствии с давней научной теорией в некоторых экосистемах виды конкурируют с другими за пространство, чтобы выжить и воспроизвести.В новом исследовании исследователи из Йельского университета показывают, что в случае грибных сообществ поддержание разнообразной коллекции видов действительно не только защищает более слабые виды, но и защищает генетическое разнообразие более крупного сообщества.Или, как предполагают исследователи, биоразнообразие порождает биоразнообразие. По их словам, понимание этого явления поможет в усилиях по защите некоторых из наиболее уязвимых экосистем мира, включая коралловые рифы.
«Наиболее конкурентоспособные виды, несомненно, одолеют большинство других видов», — сказал Дэн Мейнард, докторант Йельской школы лесоводства. Экологические исследования (FES) и ведущий автор исследования. «Но если в сообществе будет изобилие других видов, они, скорее всего, столкнутся с группой других, которых оно не сможет полностью победить, что приведет к тупикам или ничьей. А в космосе более слабые виды смогут выжить, разбросанные через пейзаж ".
Исследование опубликовано в журнале Nature Ecology and Evolution.
Для исследования исследователи наблюдали взаимодействия между 37 различными типами древесных грибов, которые являются любыми видами грибов, которые растут на мертвой древесине. В отличие от других растений, виды грибов растут по направлению к другим видам и конкурируют за пространство. «Они больше похожи на территориальных хищников», — сказал Мейнард. «У них есть территория, на которой они собирают ресурсы, и они очень сильно хотят защитить эту территорию».
В серии экспериментов исследователи разместили пары видов грибов на противоположных концах 10-сантиметровой чашки Петри — более 600 отдельных комбинаций — а затем наблюдали, как противоположные виды росли к пустому пространству в середине. Обычно грибы встречаются около центра примерно через 20 дней, после чего они начинают «соревнование по вмешательству», в котором каждый вид пытается обогнать другой и претендовать на доступное пространство.
Часто соревнования заканчивались тупиком. Но во многих случаях более сильные виды будут догонять другие, вырастая поверх более слабых видов, а затем разлагая их.Затем исследователи ранжировали конкурирующие виды на основе множества признаков, включая скорость их роста, плотность их биомассы и типы производимых ферментов (которые предположительно использовались для уничтожения друг друга). Они заметили, что те виды, которые быстро росли, развивали большую плотность и производили более разнообразные ферменты, в целом были наиболее успешными.
После того, как они оценили виды по их относительной силе и конкурентным характеристикам, они смоделировали, как они будут соревноваться в более крупном сообществе, состоящем из множества различных взаимодействующих видов.Затем они прогнали эти результаты с помощью имитационной модели, которая предсказывала, как разные виды будут действовать в более крупных и разнообразных сообществах, включая, например, ландшафты, включающие три, пять, 10 и более дополнительных видов грибов.Согласно их результатам, у видов, которые смогли доминировать над отдельными конкурентами, возникли общие черты — так же, как все сильные гладиаторы предположительно обладали схожими конкурентными стратегиями и чертами.
Но когда к сообществу добавлялись дополнительные виды, эти конкурентные преимущества значили меньше, позволяя даже самым слабым видам сохранять точку опоры.Одним из ключевых факторов, позволяющих этим более слабым видам выжить, было то, что грибы проявляли множество различных конкурентных стратегий; по сути, оказывается, что не существует общей "лучшей" стратегии. Вместо этого, как и в случае с игрой «камень-ножницы-бумага», успех любой отдельной стратегии зависел от того, какую стратегию использовал противник.
Например, хотя наиболее конкурентоспособные виды грибов имели тенденцию к быстрому росту, что являлось эффективной наступательной стратегией, исследователи обнаружили, что другие виды более искусны в защите. Например, некоторые виды грибов, как правило, оставались фиксированными в одном месте, развивая плотную биомассу, которую было трудно преодолеть даже лучшим агрессивным конкурентам.
При этом эти защитные грибы создавали буфер между более сильными и более слабыми видами. (Напротив, потеря даже 20 или 30 процентов видов может вызвать ускоренную утрату биоразнообразия в системе.)«Мы пришли к выводу, что эти отношения« камень-ножницы-бумага »- в которых каждый вид имеет разные силы и слабости — фактически сводят на нет иерархические гладиаторские соревнования и позволяют выживать действительно слабым, действительно непохожим видам».По словам исследователей, поддержание такого разнообразия видов также защищает множество черт, поведения и взаимодействий, что может улучшить перспективы выживания всего сообщества.
Например, в случае серьезной экологической угрозы может оказаться, что «более слабые» виды лучше приспособлены к выживанию.«Если у вас есть только монокультура только с одним видом, даже небольшие изменения в окружающей среде могут привести к полному вымиранию этого единственного вида», — сказал Мейнард. «Но если, например, в сообществе происходит изменение климата, существует больше шансов, что по крайней мере один вид сможет отреагировать и адаптироваться соответствующим образом».Результаты исследования особенно актуальны при рассмотрении экосистем коралловых рифов, где, как и грибы, виды конкурируют друг с другом за пространство с помощью стратегий «чрезмерного роста и вытеснения» — и где в некоторых случаях биоразнообразие уменьшилось из-за изменений окружающей среды, включая закисление океана и развитие человека.«Возможно, наиболее важным результатом с точки зрения сохранения является то, что поддержание богатого разнообразия видов само по себе может быть эффективной стратегией защиты от утраты биоразнообразия», — сказал Марк Брэдфорд, профессор экологии наземных экосистем в FES и еще один автор исследования.
«Понимание таких факторов, которые защищают разнообразие в этих экосистемах, находящихся под угрозой исчезновения, является критически важной задачей в наступающем столетии», — сказал Мейнард.